【Linux】实验二 Makefile 的编写及应用

news2025/3/1 3:36:32

静态和动态库的转换可以参考这篇文章哦！！

文章目录

  • 实验二 Makefile 的编写及应用
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 具体步骤：
      • 一、进入文件夹
      • 二、生成各个.c .h文件
        • 1. exam.h
        • 2. exam.c
        • 3. mat.h
        • 4. mat.c
        • 5. main.c
      • 三、编译建立的文件
        • 1. 只编译不链接 main.o
        • 2. 使用 file 查看 main.o 的格式，并尝试执行 main.o
        • 3. 对 main.o 进行链接,并尝试执行
      • 四、将 mat.o exam.o 做成`静态库`，并静态链接执行
        • 1. 重新编译 mat.c 和 exam.c 生成静态库文件
          • 1.1 重新编译 mat.c 和 exam.c 文件
          • 1.2 将 mat.o 和 exam.o 打包到静态库中
        • 3. 链接 main.o 和静态库文件并执行
        • 4. 执行
      • 五、将 mat.o exam.o 做成`动态库`，动静态链接执行
        • 1. 生成对应的目标文件, 适用于动态库编译
        • 2. 将 mat.o 和 exam.o 打包到动态库中
        • 3. 链接 main.o 和动态库文件并执行
        • 4. 执行
  • 每天进步一点点 笔记仅供自学，用来回看复习，不一定适合你，如有错误请指出。

实验二 Makefile 的编写及应用

实验目的

  1. 掌握 GCC 编译与链接的基本使用方式、测试编译流程
  2. 了解 Makefile 的基本概念和基本结构.
  3. 初步掌握编写简单 Makefile 的方法.
  4. 了解递归 Make 的编译过程
  5. 初步掌握利用 GNU Make 编译应用程序的方法

实验内容

1、完成一个在字符界面下的小学数学教学软件。该软件主要实现计算机自动出题，使用者回答
问题,计算机判断对错，测试结束后给出成绩。程序的整体流程如图 3-1 所示。
2、首先用 vi 编写基本程序,
3、对代码进行编译，链接，并执行查看效果
4、编写 Makefile 实现自动化编译
在这里插入图片描述

具体步骤：

一、进入文件夹

切换到桌面（个人习惯）

cd ./Desktop/

生成单个文件夹

mkdir MathExam

切换到生成的文件中

cd ./MathExam/

二、生成各个.c .h文件

1. exam.h

vi exam.h

#ifndef EXAM_H
#define EXAM_H
#include "mat.h"
int GetExamNum(); //获取一次练习的题目数
void SetExamNum(int num); //设置一次练习的题目数
void PrintFormula(Formula *formula, int IsPrintAns); //显示算式
int ExamFormula(Formula *formula); //出题，并自动检查每题算式的答案是否正确
void ExamPaper(); //根据设置的题目数，调用 ExamFormula()并完成整份练习的得分统计
#endif

2. exam.c

vi exam.h

#include "exam.h"

int ExamPaNum = 5; //设置出题数 

//获取一次练习的题目数
int GetExamNum() 
{
	return ExamPaNum;
}

//设置一次练习的题目数
void SetExamNum(int num)
{
	 ExamPaNum= num;
}

//显示算式
void PrintFormula(Formula *formula, int IsPrintAns)
{
	int op1,op2,Optype;
	op1 = formula->Op1;
	op2 = formula->Op2;
	Optype = formula->OpType;
	printf("%d%c%d=%d\n",op1,Optype,op2,IsPrintAns);
}

int CorrectCnt=0;
//出题，并自动检查每题算式的答案是否正确
int ExamFormula(Formula *formula)
{
	int youAnswer,correctAnswer;
	correctAnswer = formula->Answer;
	scanf("%d",&youAnswer);
	if(correctAnswer== youAnswer)
	{
		CorrectCnt++;
		printf("回答正确！！\n");
	}
	else
	{
		printf("回答错误！！\n");
		printf("正确答案如下:");
		PrintFormula(formula,correctAnswer);
	}
}

//根据设置的题目数，调用 ExamFormula()并完成整份练习的得分统计
void ExamPaper()
{
	CorrectCnt = 0;//重新考试则把得分清空 
	int preDiff;
	preDiff = GetMaxNum();
	printf("当前题目数量为%d\n",ExamPaNum);
	printf("当前的题目的难度是%d.\n", preDiff);
	Formula formulator;
	Formula *formula = &formulator;
	int E_cnt;
	for(E_cnt=0; E_cnt < ExamPaNum; E_cnt++)
	{
		printf("第%d题为:",E_cnt+1);
		GetRandFormula(formula);
		SetAnswer(formula);
		ExamFormula(formula);
		printf("------------:\n");
	}
	printf("您的最终得分为:%d\n",CorrectCnt);

}

3. mat.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#ifndef MAT_H
#define MAT_H
//定义加/减/乘/除四种运算符
#define MT_ADD 0
#define MT_SUB 1
#define MT_MUL 2
#define MT_DIV 3
 
typedef struct _Formula 
{
	int Op1; //操作数 1
	int Op2; //操作数 2
	char OpType; //运算符：加/减/乘/除
	int Answer; //结果
} Formula;
int GetMaxNum();
void SetMaxNum(int max); //设置计算的最大数
int GetRandOp(); //随机获取 4 种运算符中的一种
char OpTypeToChar(int optype); //整型的运算符转为字符型运算符
void SetAnswer(Formula *formula);//记录算式的正确答案
void GetRandFormula(Formula *formula); //生成随机算式
#endif

4. mat.c

#include "mat.h"
int maxDifficulu=1;//设置初始难度为1 

//获取当前题目难度 
int GetMaxNum()
{
	return maxDifficulu;
}

//设置计算的最大数
void SetMaxNum(int max) //设置计算的最大数
{
	if(max>3)
	{
		printf("难度最大为3,以帮您设置为最大难度\n");
		maxDifficulu = 3;
	}
   maxDifficulu = max;
}

//随机获取 4 种运算符中的一种
int GetRandOp() 
{
	int optype=0;
	srand((unsigned)time(NULL));
	optype=rand()%4;	 //theop就是你要的随机运算符。
	return optype; 
}

//整型的运算符转为字符型运算符
char OpTypeToChar(int optype)
{
	char opType;
	char op[4] = {'+','-','*','/'};
	opType=op[optype];
	return opType;
}


//记录算式的正确答案
void SetAnswer(Formula *formula)
{
	int op1,op2;
	int result;
	char opType;

	op1 = formula->Op1;
	op2 = formula->Op2;
	opType = formula->OpType;
	
	if(opType == '+') 
	{
		result = op1+op2;
	}
	else if(opType == '-') 
	{
		result = op1-op2;
	}	
	else if(opType == '*') 
	{
		result = op1*op2;
	}
	else if(opType == '/') 
	{
		result = op1/op2;
	}
	formula->Answer = result;
}

//生成随机算式
void GetRandFormula(Formula *formula)
{
	char opType;
	int temp_op1,temp_op2;
	Formula temp_formula;
	
	srand((unsigned)time(NULL));
	//按照相应的难度出题 
	if(maxDifficulu == 1)
	{
		temp_op1 = rand()%10;
		temp_op2 = rand()%10+1;
	}
	if(maxDifficulu == 2)
	{
		temp_op1 = rand()%30;
		temp_op2 = rand()%30+1;
	}
	if(maxDifficulu == 3)
	{
		temp_op1 = rand()%50;
		temp_op2 = rand()%50+1;
	}
	
	opType=OpTypeToChar(GetRandOp());
	formula->OpType = opType;
	formula->Op1 = temp_op1;
	formula->Op2 = temp_op2;
	printf("%d%c%d=",formula->Op1,formula->OpType,formula->Op2);
}

5. main.c

#include "mat.h"
#include "exam.h"

int PrintMenu();
void ChangeDifficulty();
void ChangeScale();
int main() 
{
	int choice;
	printf(" * Maths Exam *\n");
	do {
		choice = PrintMenu();
		switch (choice) 
		{
			case 1:
				ExamPaper();
				break;
			case 2:
				ChangeDifficulty();
				break;
			case 3:
				ChangeScale();
				break;
			case 4:
				printf ("Goodbye!\n");
				break;
			default:
				printf("Wrong Choice!\n");
				break;
		}
	} while (choice != 4);
	return 0;
}

int PrintMenu() 
{
	int choice;
	printf("Main Menu:\n");
	printf(" 1) Exam; 2) Set Difficulty; 3) Set Scale; 4) Quit\n");
	printf("Choice: ");
	scanf("%d", &choice);
	return choice;
}

void ChangeDifficulty() 
{
	int preDiff,nexDiff;
	preDiff = GetMaxNum();
	printf("当前的题目的难度是%d.\n", preDiff);
	printf("---------------------\n");
	printf("= 本程序共有以下难度 =\n");
	printf("= 1：10以内的计算题  =\n");
	printf("= 2：30以内的计算题  =\n");
	printf("= 3：50以内的计算题  =\n");
	printf("---------------------\n");
	printf("请选择难度: ");
	scanf("%d", &nexDiff);
	SetMaxNum(nexDiff);
}

void ChangeScale() 
{
	int examnum;
	printf("当前的试题数量为 %d.\n", GetExamNum());
	printf("---------------------\n");
	printf("输入设置新的试题数量: ");
	scanf("%d", &examnum);
	SetExamNum(examnum);
}

三、编译建立的文件

1. 只编译不链接 main.o

gcc -c main.c

可以发现当前文件夹下多了一个 main.o 文件

2. 使用 file 查看 main.o 的格式，并尝试执行 main.o

file main.o

会打印出 log：“main.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped”
表明 main.o 实际上是一个 relocatable 文件。

修改 main.o 的文件属性（权限）为可执行：

chmod 777 main.o

再尝试执行 main.o 文件:

./main.o

此时是执行不了的

在这里插入图片描述

3. 对 main.o 进行链接,并尝试执行

那么怎样才能生成可执行文件呢? 可执行文件需要通过链接来生成。
使用 gcc 将 main.o 链接为 matexam 文件：

gcc –c mat.c exam.c

gcc mat.o exam.o main.o -o matexam

通过 ls 命令查看当前目录下是否生成源代码 mat.c exam.c main.c 所对应的 object 文件 mat.o ；
exam.o main.o 和可执行文件 matexam，运行可执行文件 matexam，并记录运行结果。

./matexam

在这里插入图片描述

四、将 mat.o exam.o 做成静态库，并静态链接执行

这一步可以再生成个文件夹，我生成了个 static

1. 重新编译 mat.c 和 exam.c 生成静态库文件

1.1 重新编译 mat.c 和 exam.c 文件
gcc –c mat.c exam.c main.c

在这里插入图片描述

1.2 将 mat.o 和 exam.o 打包到静态库中
ar rc libexam.a mat.o exam.o

生成 libexam.a 静态库文件

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/10534d01b78140e19d6ad398030e73d5.png

使用 file 查看 libexam.a：

file libexam.a

在这里插入图片描述

可以看到说明：“libexam.a: current ar archive”
实际上 libxxx.a 只是将指定的.o 文件打包汇集在一起，它的本质上还是 relocatable 文件集合。

3. 链接 main.o 和静态库文件并执行

gcc -o main2 main.o -L./ -lexam

在这里插入图片描述

说明 1: -L./ 表明库文件位置在当前文件夹
说明 2: -lexam 表示链接 libexam.a 文件,使用“-l”参数时,前缀“lib”和后缀“.a”是需要省略
的。

4. 执行

./main_static

在这里插入图片描述

五、将 mat.o exam.o 做成动态库，动静态链接执行

这一步可以再生成个文件夹，我生成了个 dynamic

1. 生成对应的目标文件, 适用于动态库编译

gcc -fPIC -c exam.c mat.c main.c

必须要加 -fPIC 参数，不然会有下面的报错

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2. 将 mat.o 和 exam.o 打包到动态库中

gcc -shared -fpic -olibfunc.so mat.o exam.o

动态库打包，-fPIC: 生成与位置无关的代码

在这里插入图片描述

3. 链接 main.o 和动态库文件并执行

gcc main.o -o test -lfunc -L.

最终链接 -L 指出动态库路径 -o 指出动态库名称

在这里插入图片描述

4. 执行

./test

可能会遇到的错误：error while loading shared libraries: libxxx.so通用解决方法
在这里插入图片描述

每天进步一点点 笔记仅供自学，用来回看复习，不一定适合你，如有错误请指出。

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